Upload
turner
View
25
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Eger, 2007. november 28. Napirend - k ulcsk érdések. Hogy an működik a folyad ék-akkumulátor ? Alapelve és anyagai A VRB Power Systems Inc. bemutatása Méretei: kW- MW és kWh- MW h Áram/szolgáltatás minősége – reakcióidő, meddő energia ‘ Black S tart ’ képesség - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
-1-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Eger,
2007. november 28.
-2-
Energy Storage & Power Quality Solutions
NapirendNapirend - - kkulcskulcskérdésekérdések
• Hogyan működik a folyadék-akkumulátor? Alapelve és anyagai
• A VRB Power Systems Inc. bemutatása
• Méretei: kW-MW és kWh-MWh
• Áram/szolgáltatás minősége – reakcióidő, meddő energia
• ‘Black Start’ képesség
• Forgótartalék képesség
• Széláram kiegyensúlyozása energiatárolás által
• Környezetvédelmi aggályok?
• Különböző demonstrációs projektek
-3-
Energy Storage & Power Quality Solutions
VRB Folyadék Akkumulátor TechnológiaVRB Folyadék Akkumulátor Technológia
Töltés: Elektronok áramlanak az akkuba. A protonok ellenáramlása kiegyenlíti a töltést.Kisülés: Protonok visszaáramlanak eredeti állapotukba, az elektronok kiáramlanak az akkuból és kiegyenlítik a töltést.
-4-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Load or utility 20kV
Isolation and step up/
down transformer
PCS modules
PCS modules
PCS modules
PCS modules
PCS modules
PCS modules
Stacks
Services
Modulos vázlatModulos vázlat
-5-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Tank47 000L
3.6m Dia. X 5m H
Tank47 000L
3.6m Dia. X 5m H
Tank47 000L
3.6m Dia. X 5m H
Tank47 000L
3.6m Dia. X 5m H
8.0
m.
4.0
m.
Épület kialakítása (nagyobb rendszernél)Épület kialakítása (nagyobb rendszernél)
35m x 60 metres 2 stories
-6-
Energy Storage & Power Quality Solutions
TelephelyTelephely – Richmond – Richmond / / Vancouver,Vancouver, BC, BC, Canada Canada
• NyRt., amely a VRB-ESS (VRB-Energy Storage System) gyártója
• Telephely: Vancouver, Canada
• 48 dolgozó/képviselő 4 országban
• A VRB and Regenesys szabadalmak tulajdonosa / felügyelője világszerte
• Cél: megújulók (szél), szigetüzemek, telekommunikáció, áramszolgáltatók (5kW-10MW x 10 óra)
• Gyártókapacitás:50kW cellakötegek – kb.15MW (300)5kW cellakötegek – kb.12.5MW (2,500)
-7-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Mi is az Mi is az a VRB Energy Storage System?a VRB Energy Storage System?
• Egy elektrokémiai energia-tároló rendszer, mely környezeti hőmérsékleten működik
• Elve a vanádium különböző ionizált formáinak redukcióján és oxidációján alapul
• Egy folyadék-akkumulátor, mely egyetlen eleme a vanádium – így keresztszennyeződés nem léphet fel
• Az elektrolit sosem használódik el – magas maradványérték
• Az energiát (elektromosságot) folyékony formában végtelenül lehet tárolni – nagyon alacsony az önkisülése
• Reverzibilis tüzelőanyag cella – egyazon anyag (vanádium) oxidációja és redukciója
• Mélyciklusok (20 to 80%) száma >15,000
• Azonnali energiavisszanyerés (< 1ms)
• Az akku olyan gyorsan tölthető, mint ahogy kisül (1:1)
• A teljesítmény és tárolt energia mennyisége külön meghatározható
• Nagyon alacsony karbantartási igény
-8-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Hogyan működik aHogyan működik a VRB-ESS VRB-ESS ? ?
Töltés közben az egyenáram e--okat továbbít
az akkunak. Ezen e--okat a vanádium elektronfelhője fogadja be és tárolja.
A többlet-e--ok által a protonok (a sav és víz hidrogénatomjai) átáramlanak a membránon
az alacsonyabb feszültség felé.
Kisüléskor a protonok visszaáramlanak a membránon. A protonok mozgása csekély töltésváltozást okoz, mely a
vanádium többletelektronjainak mozgása egyenlít ki. Az elektronok ezen áramlása az akku egyenáram-leadása.
A vanádium különböző ionizált formáinak redukcióján és oxidációján alapul.
Kénsavban oldva a vanádium mind e--leadóként, mind e--felvevőként működik
Töltés
Kisülés
V 4+ V 5+ + e - V 3+ + e- V 2+
Redukció folyamataOxidáció folyamata
V 5+ + e - V 4+ V 2+ V 3+ + e-
-9-
Energy Storage & Power Quality Solutions
MiMi is is a a VanVanáádium?dium?
A vanádium egy ezüstös átmeneti fém, normál
állapotban 23 protonja és elektronja, ill. 28 neutronja van.
A Vanádium az egész világon megtalálható ásványi formában, pl. olajmezőkön vagy finomítók és szénégetők pernyéjében.
Elsősorban adalékként használják vashoz, acélhoz vagy titániumhoz, hogy szilárdabbá, tartósabbá tegye őket.
Hiveld Steel és a Vanadium of South Africa a világ legnagyobb Vanádium-előállítói és a VRB stratégiai partnerei a beszerzésben.
A Vanádium a periódusos rendszer 23. eleme
Atommag
-10-
Energy Storage & Power Quality Solutions
VanVanáádiumdium, ahogy bányásszák, ahogy bányásszák
-11-
Energy Storage & Power Quality Solutions
MűködésiMűködési Param Paramééterterekek
• Hőmérséklet tartomány: 0ºC - 40ºC (nincs fagyveszély)
• Elektrolit koncentráció: 1.6 - 2.4 mol/liter
• Kénsavkoncentráció: 2 - 4 mol/l (ólomsavas akkuk 30%-a)
• Electrolit veszélyességi besorolása: EEC 8, 6.1
• Reakcióidő <1ms
• Fajsúly: 1.36 -1.47 kg/liter
• Energiasűrűség: 16 - 30 Wh/kg
-12-
Energy Storage & Power Quality Solutions
AA VRB VRB ttechnolechnológia jelenlegi helyzeteógia jelenlegi helyzete
• Jelenlegi fókusz: vanádium-alapú VRB ESS– 5kW-10MW - 12 óra időtartamig– Méretezhető különböző alkalmazásokra
• Teljesítmény: 5kW-os vagy 50kW-os egységekből
• Tárolt energia: elektrolit hozzáadásával
– Egész világra kiterjedő szabadalmak*• Erős portfolió a Pinnacle / Sumitomo
megszerzéséből
* Excl. Ausztrália.
-13-
Energy Storage & Power Quality Solutions
AA VRB-ESS™ VRB-ESS™ technológiai előnyei technológiai előnyei
• 70% feletti hatásfok – nagyobb berendezéseknél
• Alacsony önkisülése miatt töltött állapotban marad, gyakorlatilag végtelenül
• Tárolt energia-mennyiség könnyen növelhető elektrolit hozzáadásával
• Ha keverednek is az elektrolitok, ez nem vezet keresztszennyezéshez
• Működéséhez nem kell operátor, karbantartási költségei nagyon alacsonyak ($0.003/kWh)
• Környezeti/alacsony működési hőmérséklet
• >13,000 mélyciklus, mielőtt a membránt cserélni kellene
• Integrált, kifinomult, multi-kvadráns, gyorsreagálású PCS (vezérlőrendszer) folyamatosan gondoskodik meddő energiáról (VAR)
-14-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Környezeti előnyökKörnyezeti előnyök
• Nincsenek nehézfémek (mint pl. ólom, nikkel, cink, kadmium)
• Nincsenek halogének (Kyotoi Egyezmény)
• Az ólom-savas akkumulátorokhoz viszonyítva, a főbb környezetkárosító
komponensek (CO2, SO2, CO, CH4, NOx) kibocsátása 7-25%-a azoknak a
termék élettartama alatt
• Ezt a rendszert nagyon gyorsan fel lehet tölteni, az ólom-savas
akkumulátorok feltöltési idejének töredéke alatt. Az 1:1-es
feltöltés/mélykisütési arány ideális a szélerőműves alkalmazásokhoz
• A VRB-ESS™ -ben alkalmazott elektrolitek élettartama végtelen
- nincsenek hulladékkezelési problémák
- teljes mértékben újrahasználható
A Zöld Akkumulátor
-15-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Energiatároló technológiák összevetéseEnergiatároló technológiák összevetése
Attribute VRB-ESS Lead ACID ZBr Li Ion
Energy density/footprint x x x goodFirst Cost good x good xLife cycles good x x goodLife cycle cost good x x goodefficiency good x good goodcharge discharge ratio good x x xO&M good x x goodAvailbility/reliability good x x goodVoltage over cycle good x good goodCertainnty /predciatbility of SOC good x good xDOD good x good goodEnvironment toxity x x x xweight x x x goodGass/emmissions good x x goodoperating Pressure good good good goodoperating Tempertaure good good good goodIdling capability good good x good
kWh range good x x x
-16-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Energiatermelési profil tárolással és anélkülEnergiatermelési profil tárolással és anélkül
-17-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Szélenergia stabilizálása VSzélenergia stabilizálása VRB-ESS RB-ESS alkalmazásávalalkalmazásával
(1). Sum of generators output
Time [s]
[kW]
(2).Battery is charging
(2).Battery is discharging(3).Target output (T=large)
G
Battery
No. 1 ~ No. n Gen
(3).Target output
(1). Sum of Generator Outputs
(2).Battery output
G
G
G
(3).Target output (T=short)
1/(1+Ts)(1).Gen output (2).Battery output
(3).Target output
-+
T: Time constant value
-18-
Energy Storage & Power Quality Solutions
8:00:00 10:00:00 12:00:00 14:00:00 16:00:00
• A VRB-ESS (kék) folyamatosan működik a szélpark termelésének (zöld) kisimítására
• A szélpark névleges teljesítményének 20%-a már jelentős kisimulást eredményez a szélpark+akkumulátor összteljesítményét (piros) tekintve
• A VRB-ESS egész nap ‘intelligensen’ töltődik, az 50%-os SOC-t fenntartva
J-PowerJ-Power: szélerőmű-teljesítmény napi kisimítása: szélerőmű-teljesítmény napi kisimítása
-19-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Semmilyen más technológia nem tudja ezt gazdaságosan vagy technikailag megoldani
Naponta Naponta 600600 ciklus egy ciklus egy 6MW6MW-os szélerőműparknál-os szélerőműparknál
-20-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Piaci szegmensekPiaci szegmensek – – a a VRB-ESSVRB-ESS™ ™ előnyei előnyei
• Jelentős üzemanyag/károsanyag csökkenés • Csökkent karbantartási költségek• Lehetővé teszi a szél/napenergiákkal való párosítást
• 3-4 éves megtérülés / ROI kb. 30%
• Jelentősen hosszabb élettartam (> 10 év) • Alacsony karbantartási költségek• Mélykisütési képesség• Legkisebb környezeti hatás
• Kisimított teljesítmény• Hálózati stabilitás• Magasabb bevételek az áramátadásból• A kiesett szél hasznosítása
• Csúcsidő-levágás• Terheltség kiegyenlítése• Infrastruktúra hatékonyabb használata• Tőkeberuházás felfüggesztése
-21-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Az energiatárolás felvevőpiacaiAz energiatárolás felvevőpiacai
• Energia- és áramárak dinamikusan emelkednek
• Újabb és újabb piacoknak lesz gazdaságos alternatíva, egyre gyorsabban
Multiple Addressable Markets
Current VRB Cost Range – decreasing on volume
Load LevelingLoad Leveling
RenewableRenewable
ArbitrageArbitrage
RAPS – Wind / DieselRAPS – Wind / Diesel
TelcoTelco
$500 million / y
$1 billion / y
$1 billion / y
$2 billion / y
$1 billion / y
$ billions / y
Commercial or end user markets
Utility or Cooperative
T&D DeferralT&D Deferral
$0
$100
$200
$300
$400
$500
$600
$700
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Pri
ce /
KW
H (
US
$)
CAPEX Customer Willingness to pay to achieve acceptable returns in
$/kWh
-22-
Energy Storage & Power Quality Solutions
VRB-ESS VRB-ESS jelentős költségcsökkentése jelentős költségcsökkentése a gyártott darabszám növekedésévela gyártott darabszám növekedésével
Projected VRB-ESS Cost at Various Manufacturing Volumes (as % of 2006 Cost)
0%
10%
20%30%
40%
50%
60%
70%80%
90%
100%
Current (2006) 10 MW 100 MW
Cumulative Manufactured Volume
To
tal S
yste
m C
ost
PCS and Controls Balance of Plant Cell Stacks Electrolyte
100%
89%
69%
-23-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Bizonyított technológiaBizonyított technológia – VRB Power – VRB Power
• Castle Valley, Utah: 250 kW x 8 óra VRB-ESS PacifiCorp. Projekt
• 3 év sikeres működtetés
• US$4M tőkebefektetés alternatívája
• Csúcsidő-levágás – megtérülése 3-4 év
-24-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Bizonyított technológia Bizonyított technológia – Pinnacle VRB– Pinnacle VRB
• King Island, Ausztrália: 250 kW x 4 óra VRB-ESS szél-dízel szigetüzem
• 4 éves megtérülés a csökkentett üzemanyag- és karbantartási költségekből
• Károsanyag-kibocsátás 46%-kal csökkent
-25-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Bizonyított technológiaBizonyított technológia - Sumitomo - Sumitomo
• Sapporo, Japán: 4 MW x 1.5 óra VRB-ESS szélerőműpark alkalmazás
• Japánban több hasonló berendezés is létezik
-26-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Bizonyított technológia –Bizonyított technológia – SorneSorne HillHill, Írország, Írország – 32MW – 32MW szélerőműparkszélerőműpark
VRB telep
-27-
Energy Storage & Power Quality Solutions
A A VRB-ESSVRB-ESS műszaki előnyei a műszaki előnyei a telekommunikációs és a napelemes piacokontelekommunikációs és a napelemes piacokon
• 5 – 15kW
• Nem kell újra és újra feltölteni
• Hosszú élettartam (> 10 év) – elektrolit nem használódik el
• Magas hatásfok (kb. 80%)
• Nem csökken a hatásfok a mélyciklusoktól
• Alacsony karbantartási igény
• Mindig üzemkész – nincs szükség áthidaló áramra – SOC-t mindig tudjuk
• Hosszú időtartamú tárolás nem függ az áramellátástól – méretezhető 12 óráig
• Zárt kör, nincs emisszió – nincsenek hulladékproblémák
• Nincs gyúlékony anyag
-28-
Energy Storage & Power Quality Solutions
VRB VRB ESSESS – – UPS (szünetmentes)UPS (szünetmentes) piacpiac
• 12 méteres konténerben
• South Carolina Air National Guard radar rendszere – 30kW x 2 óra = 60kWh
• Mobiltelefon-antenna telepeknél 12 órás backup (tartalék) is szükséges (biztonsági és katasztrófa-helyreállítási okokból)
-29-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Sales / CustomersSales / Customers
• Tapbury Management – 1.5MW x 8hr VRB-ESS for Irish wind farm
• PacifiCorp – 250kW x 8hr VRB-ESS (3 years of successful operation)
• Pinnacle - 1MWH and 3 x 10kWh VRB-ESS for RAPS applications in Australia
• Magnetek – Letter of Intent for Eighty, 5kW VRB-ESS systems
• Risø – 15kW x 8hr (120kWh) VRB-ESS, Danish wind applications
• Eskom – 10kWh VRB-ESS, back-up for substation of major South African utility
• Solon AG – 10kWh VRB-ESS, solar applications in Germany
• University of Alaska – 10kWh VRB-ESS, assessment in RAPS applications
• South Carolina Air National Guard – 30 / 60 kW x 2hr VRB-ESS, back-up power
• National Research Council Of Canada – 10kWh VRB-ESS, RAPS
• Strategic order focus – repeat orders, high profile, local market acceptance
• Strong order pipeline
-30-
Energy Storage & Power Quality Solutions
Eger,
2007. november 28.
Köszönjük figyelmüket és várjuk kérdéseiket !